DE69018129T2 - Extrusion die. - Google Patents
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Description
Bei der Herstellung von röhrenförmigen oder schlauchförmigen Produkten aus Kunststoffmaterial werden verschiedene Probleme angetroffen, die vom Durchgang des Kunststoffmaterials durch eine Düse, von der das Material extrudierr wird, abhängen. Die Homogenität und eine gleichmäßige Temperatur sind wichtig.When manufacturing tubular or hose-shaped products from plastic material, various problems are encountered which depend on the passage of the plastic material through a nozzle from which the material is extruded. Homogeneity and a uniform temperature are important.
Um die Festigkeit des Produkts zu erhöhen, ist vorgeschlagen worden, zwei oder mehr Teilströmungen geschmolzenen Kunststoffmaterials in einem gemeinsamen Schlitz zu vermischen. Eine solche Prozedur ermöglicht ferner, Kunststoffe mit verschiedenen Farben und/oder Qualitäten zu verwenden, so daß das Produkt innen und außen verschiedene Farben besitzt.In order to increase the strength of the product, it has been proposed to mix two or more partial flows of molten plastic material in a common slot. Such a procedure also makes it possible to use plastics of different colors and/or qualities, so that the product has different colors inside and outside.
Wälzlager im Düsenteil sind hohen Lasten unterworfen, sie können fedoch nicht auf die gleiche Weise wie in herkömmlichen Maschinen geschmiert werden, da das Schmierfett das Kunststoffmaterial verunreinigen würde. Die Lager müssen ferner 50 angeordnet sein, daß sie ein Entweichen von Kunststoff verhindern.Rolling bearings in the nozzle section are subjected to high loads, but they cannot be lubricated in the same way as in conventional machines, since the grease would contaminate the plastic material. The bearings must also be arranged to prevent any leakage of plastic.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Düse für die Herstellung röhrenförmiger oder schlauchförmiger Produkte vorzuschlagen, bei denen eine gute Steuerung der Qualität der Kunststoffströmung erhalten wird und bei der es möglich ist, die Lager an vorteilhaften Positionen anzuordnen und eine effiziente Schmierung bei geringer Leckgefahr zu schaffen.The aim of the present invention is to propose a nozzle for the manufacture of tubular or hose-shaped products in which a good control of the quality of the plastic flow is obtained and in which it is possible to arrange the bearings in advantageous positions and to provide efficient lubrication with a low risk of leakage.
Die Erfindung bezieht sich daher auf eine Extruderdüse, die an wenigstens zwei Zufuhrleitungen für flüssiges Kunststoffmaterial angeschlossen werden kann und ein unbewegliches Element enthält, das mittels wenigstens eines Wälzlagers einen Kopf mit einem Extruderschlitz drehbar trägt, wobei an das unbewegliche Element wenigstens zwei Zufuhrleitungen für flüssiges Material angeschlossen werden können, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kopf über radiaie Durchlässe mit Verlängerungsdurchlässen auf verschiedenen Höhen der zugehörigen Grenzfläche zusammenwirkt, daß sich wenigstens ein Wälzlager an der wenigstens einen zylindrischen Grenzfläche befindet, wobei die Strömung von Kunststoffmaterial von einer der Zufuhrleitungen durch das Wälzlager führt, und daß an gegenüberliegenden Seiten des Lagers einstellbare Stopfbüchsendichtungen eingepaßt sind, die ein Entweichen von Kunststoffmaterial aus der Düse verhindern.The invention therefore relates to an extruder nozzle which is connected to at least two supply lines for liquid Plastics material and comprising a stationary element which rotatably supports a head with an extruder slot by means of at least one rolling bearing, wherein at least two supply lines for liquid material can be connected to the stationary element, and which is characterized in that the head cooperates via radial passages with extension passages at different heights of the associated interface, that at least one rolling bearing is located on the at least one cylindrical interface, the flow of plastics material from one of the supply lines passing through the rolling bearing, and that adjustable stuffing box seals are fitted on opposite sides of the bearing to prevent escape of plastics material from the nozzle.
Das unbewegliche Element kann als Säule ausgebildet sein, die in den Kopf vorsteht und mit axialen Beförderungsdurchlässen für das Kunststoffmaterial versehen ist. Alternativ kann der Kopf mit einem mittig vorstehenden Drehzapfen versehen sein, der in ein unbewegliches, röhrenförmiges Gehäuse eingepaßt ist, wobei der Kopf über radiale Durchlässe und Abschnitte eines axialen Durchlasses mit radialen Verlängerungsdurchlässen im Drehzapfen in Verbindung steht, um mit radialen Durchlässen im unbeweglichen Gehäuse zusammenzuwirken.The stationary element may be formed as a column projecting into the head and provided with axial conveying passages for the plastics material. Alternatively, the head may be provided with a centrally projecting pivot pin fitted into a stationary tubular housing, the head communicating via radial passages and portions of an axial passage with radial extension passages in the pivot pin to cooperate with radial passages in the stationary housing.
Zwei Wälzlager sind vorteilhaft an verschiedenen Höhen in Verbindung mit wenigstens einer zylindrischen Grenzfläche vorgesehen, wobei einer der Ströme von Kunststoffmaterial dazu veranlaßt wird, sich durch beide Lager zu bewegen.Two rolling bearings are advantageously provided at different heights in connection with at least one cylindrical interface, whereby one of the streams of plastic material is caused to move through both bearings.
Die Düse kann vorzugsweise an drei Zufuhrleitungen angeschlossen werden, wovon die mittlere Strömung von Kunststoffmaterial im Kopf dazu veranlaßt wird, sich durch wenigstens ein Wälzlager zu bewegen.The nozzle can preferably be connected to three supply lines, of which the central flow of plastic material in the head is caused to move through at least one rolling bearing.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denenThe invention is described below with reference to the attached drawings, in which
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Düse gemäß der Erfindung zeigt undFig. 1 shows a first embodiment of a nozzle according to the invention and
Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform hiervon zeigt.Fig. 2 shows a modified embodiment thereof.
Fig. 1 zeigt eine Düse für die Herstellung eines Kunststoffilms, wobei ein schlauchförmiges Extruderprodukt auf einen gewünschten Durchmesser und dabei auf eine gewünschte Dicke des Films aufgeblasen wird.Fig. 1 shows a nozzle for the production of a plastic film, whereby a tubular extruded product is inflated to a desired diameter and thereby to a desired thickness of the film.
Ein Rahmen 10, der nicht im einzelnen gezeigt ist, trägt eine unbewegliche Säule 11, die mittels zweier Wälzlager einen Kopf trägt, der mit 14 bezeichnet ist und in bezug auf die Säule drehbar ist. Der Kopf ist aus ringförmigen Komponenten aufgebaut, die zusammen Durchlässe für eine Anzahl von Strömungen von Kunststoffmaterial umschließen und einen gemeinsamen, ringförmigen Extruderschlitz für das Material bilden.A frame 10, not shown in detail, supports a stationary column 11 which, by means of two rolling bearings, supports a head, designated 14, which is rotatable with respect to the column. The head is constructed of annular components which together enclose passages for a number of flows of plastic material and form a common annular extruder slot for the material.
Die Säule 11 und der Kopf 14 wirken längs dreier zylindrischer Flächen 16, 17, 18 mit allmählich abnehmendem Durchmesser in Außenrichtung zusammen. Ah jeder dieser drei zylindrischen Flächen befindet sich ein Strömungsdurchlaß für Kunststoffmaterial. Die Anordnung des Übergangs von Kunststoffmaterial von der unbeweglichen zur rotierenden Komponente an einer zylindrischen Fläche bringt im Hinblick auf die Möglichkeiten abnenmenden Leckverlustes beachtliche Vorteile mit sich.The column 11 and the head 14 interact along three cylindrical surfaces 16, 17, 18 with gradually decreasing diameter in the outward direction. On each of these three cylindrical surfaces there is a flow passage for plastic material. The arrangement of the transition of plastic material from the stationary to the rotating component on a cylindrical surface brings considerable advantages with regard to the possibilities of decreasing leakage.
Die Wälzlager 12 und 13 sind an der dazwischenliegenden zylindrischen Fläche 17 angebracht.The rolling bearings 12 and 13 are mounted on the intermediate cylindrical surface 17.
Die Säule 11 ist mit einer Mittelbohrung 19 versehen, in die ein Hohlkörper 20 eingeschoben ist, und mittels eines Stopfens 21 verschlossen. Paßnuten 22 und 23 in der Wand der Bohrung 19 und im Einschubkörper 20 bilden zusammen axiale Durchlässe für zwei Strömungen von Kunststoffmaterial.The column 11 is provided with a central bore 19 into which a hollow body 20 is inserted and closed by means of a plug 21. Fitting grooves 22 and 23 in the wall of the bore 19 and in the insert body 20 together form axial passages for two flows of plastic material.
Flüssiges Kunststoffmaterial wird über drei Leitungen 26, 27, 28 zur Basis der Säule 11 geliefert. Die Leitung 26 steht mit einem mittigen Durchlaß 29 im Einschubkörper 20 in Verbindung. Die Leitungen 27 und 28 stehen mit den durch die Nuten 22 bzw. 23 gebildeten Durchlässen in Verbindung. Durch die Anordnung einer Hälfte des Durchlasses in der Säule und der anderen Hälfte im Einschubkörper ist es möglich, angepaßte Radien zu schaffen und die Oberflächen zu polieren.Liquid plastic material is supplied to the base of the column 11 via three lines 26, 27, 28. The line 26 is connected to a central passage 29 in the insert body 20. The lines 27 and 28 are connected to the passages formed by the grooves 22 and 23 respectively. By arranging half of the passage in the column and the other half in the insert body, it is possible to create adapted radii and to polish the surfaces.
Die notwendigen Durchlässe für komprimierte Luft und für den elektrischen Strom werden durch axiale Bohrungen in der Säule erhalten, die jedoch in der Zeichnung nicht gezeigt sind.The necessary passages for compressed air and for the electric current are obtained through axial holes in the column, which are, however, not shown in the drawing.
Radiale Verlängerungsdurchlässe 30, 31, 32 erstrecken sich auf verschiedenen Höhen von den axialen Durchlässen, 22, 23, 29 jeweils an eine angrenzende zylindrische Grenzfläche 16, 17, 18, wobei in ihrem oberen Abschnitt ringförmige Nuten 33 und 34 ausgebildet sind. Die Wälzlager befinden sich an der unteren zylindrischen Fläche 16.Radial extension passages 30, 31, 32 extend at different heights from the axial passages 22, 23, 29 to an adjacent cylindrical boundary surface 16, 17, 18, respectively, with annular grooves 33 and 34 formed in their upper portion. The rolling bearings are located on the lower cylindrical surface 16.
Radiale Durchlässe 36, 37, 38 im Kopf stehen mit den Wälzlagern bzw. mit den ringförmigen Nuten 33, 34 in Verbindung und werden durch ringförmige, axiale Schlitze 39, 40, 41 fortgesetzt, die zwischen den ringförmigen Komponenten im Kopf ausgebildet sind, und zu einem gemeinsamen Auslaß 42 zusammengeführt, der mit dem Extruderschlitz 15 in Verbindung steht.Radial passages 36, 37, 38 in the head communicate with the rolling bearings and with the annular grooves 33, 34, respectively, and are continued by annular axial slots 39, 40, 41, which are formed between the annular components in the head, and merge to a common outlet 42, which communicates with the extruder slot 15.
Die Strömung von Kunststoff von der Zufuhrleitung 26 bewegt sich durch die beiden Wälzlager 12, 13, die auf diese Weise wirksam geschmiert werden, ohne daß die Gefahr einer Verunreinigung des Kunststoffmaterials besteht. Gleichzeitig wird diese Kunststoffströmung einer gesonderten Bearbeitung unterworfen, welche deren Geschmeidigkeit erhöht und das Zusammenschmelzen der drei Kunststoffströmungen verbessert, wenn sie den Extruderschlitz 15 verlassen.The flow of plastic from the feed line 26 moves through the two roller bearings 12, 13, which are thus effectively lubricated without the risk of contamination of the plastic material. At the same time, this plastic flow is subjected to a special processing which increases its suppleness and improves the fusion of the three plastic flows as they leave the extruder slot 15.
Der Extruderdruck beträgt 700-800 kg/cm², wobei der an den zylindrischen Grenzflächen auftretende Ubergang kleine Spielräume und somit vernünftige Lasten auf die Dichtungen bedeutet.The extruder pressure is 700-800 kg/cm², whereby the transition occurring at the cylindrical interfaces means small clearances and thus reasonable loads on the seals.
Außerhalb der Übergangspunkte zwischen der Säule und dem Kopf sind einstellbare Stopfbüchsendichtungen 43, 44 vorgesehen, die ein Entweichen von Kunststoff aus dem Werkzeug wirksam verhindern. Ein möglicher, geringer Leckverlust zwischen den Strömungen innerhalb des Kopfes ist unwichtig, da das Kunststoffmaterial durch den gemeinsamen Schlitz 15 extrudiert werden soll.Outside the transition points between the column and the head, adjustable gland seals 43, 44 are provided, which effectively prevent plastic from escaping from the tool. A possible small leakage between the flows within the head is unimportant, since the plastic material is to be extruded through the common slot 15.
Die Druckluft zum Aufblasen des extrudierten Schlauchs wird auf irgendeine geeignete Weise zugeführt. Der Kopf wird in bezug auf die Säule durch einen beliebigen Mechanismus bekannten Typs gedreht, ferner ist der Kopf mit (nicht gezeigten) externen elektrischen Heizelementen versehen, die eine konstante Temperatur des Kunststoffmaterials sicherstellen.The compressed air for inflating the extruded tube is supplied in any suitable manner. The head is rotated with respect to the column by any mechanism of known type, and the head is provided with external electrical heating elements (not shown) which ensure a constant temperature of the plastic material.
Es ist möglich, die Strömungen von irgendeiner der Zufuhrleitungen 26, 27, 28 zu unterbrechen. Wenn gelegentlich nur eine Strömung gebraucht wird, sollte die Strömung durch die Leitung 26 verwendet werden, da sich diese durch die Wälzlager bewegt.It is possible to interrupt the flows from any of the supply lines 26, 27, 28. If only one flow is needed occasionally, the flow should through the line 26, since it moves through the rolling bearings.
Fig 2 zeigt einen Abschnitt einer Düse gemäß einem abgewandelten Entwurf. Der Kopf 50 ist mit einem mittigen, nach unten gerichteten Drehzapfen 51 versehen, der in einem röhrenförmigen Gehäuse 52 getragen wird. Zwei getrennte Wälzlager 54 und 55 befinden sich an der zylindrischen Grenzfläche 53 zwischen dem Drehzapfen 51 und dem Gehäuse 52.Fig. 2 shows a section of a nozzle according to a alternative design. The head 50 is provided with a central, downwardly directed pivot 51 which is carried in a tubular housing 52. Two separate rolling bearings 54 and 55 are located at the cylindrical interface 53 between the pivot 51 and the housing 52.
Durch den Kopf 50 erstrecken sich in axialer Richtung eine Bohrung und der Drehzapfen 51, wobei die Bohrung 56 mittels Stopfen 57, die sich an geeigneten Positionen befinden, in kürzere Durchlässe unterteilt ist.A bore and the pivot pin 51 extend axially through the head 50, the bore 56 being divided into shorter passages by means of plugs 57 located at suitable positions.
An das Gehäuse können drei Zufuhrleitungen 58, 59, 60 für Kunststoffmaterial angeschlossen werden und durch radiale Durchlässe 61, 62, 63 zur zylindrischen Grenzfläche 53 auf unterschiedlichen Höhen derselben fortgesetzt werden. Um die Einpassung der Dichtungen zwischen die radialen Durchlässe zu erleichtern, ist die Grenzfläche leicht gestuft.Three supply lines 58, 59, 60 for plastic material can be connected to the housing and continued through radial passages 61, 62, 63 to the cylindrical interface 53 at different heights of the same. To facilitate the fitting of the seals between the radial passages, the interface is slightly stepped.
Mit geeigneten Teilen der axialen Bohrung 56 stehen radiale Verlängerungsdurchlässe 64 und 65 in Verbindung, die die Strömungen von den Leitungen 58 und 60 aufnehmen.Communicating with suitable portions of the axial bore 56 are radial extension passages 64 and 65 which receive the flows from the lines 58 and 60.
Der Durchlaß 62 von der Zufuhrleitung 59 erstreckt sich zum unteren Wälzlager 55, während ein Durchlaß 66 im Gehäuse das letztere mit dem oberen Wälzlager 54 verbindet. Vom letzteren führt ein radialer Verlängerungsdurchlaß 67 zu einem definierten Abschnitt in der Mittelbohrung.The passage 62 from the supply line 59 extends to the lower roller bearing 55, while a passage 66 in the housing connects the latter to the upper roller bearing 54. From the latter a radial extension passage 67 leads to a defined section in the central bore.
Von den letzteren radialen Durchlässen 68, 69, 70 auf verschiedenen Höhen erstrecken sich axiale Schlitze 71, 72, 73, die zwischen ringförmigen Komponenten im Kopf ausgebildet sind. Diese Schlitze laufen in einem gemeinsamen Extruderschlitz 74 zusammen.From the latter radial passages 68, 69, 70 at different heights extend axial slots 71, 72, 73 formed between annular components in the head. These slots converge in a common extruder slot 74.
Auch in dieser Ausführungsform bewegt sich die mittlere Kunststoffströmung durch die Wälzlager 54, 55, was sowohl eine effiziente Schmierung der Lager als auch eine zusätzliche Bearbeitung dieses Abschnitts des Kunststoffmaterials mit sich bringt.Also in this embodiment, the middle plastic flow moves through the rolling bearings 54, 55, which brings about both efficient lubrication of the bearings and additional processing of this section of the plastic material.
Komprimierte Luft zum Aufblasen des extrudierten Schlauches kann auf irgendeine geeignete, nicht gezeigte Weise zugeführt werden und mit einem getrennten Kanal verbunden sein. Der Kopf ist äußerlich mit elektrischen Heizwiderständen 75 versehen, die ermöglichen, im Kopf eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten. Dieser Kopf wird mittels eines Elektromotors 75 gedreht, der mit einem Zahnrad 77 einen peripheren Zahnriemen 78 antreibt. Auch hier sind einstellbare Stopfbüchsendichtungen 79, 80 vorgesehen, die ein Entweichen von Kunststoff aus den Wälzlagern wirksam verhindern.Compressed air for inflating the extruded tube can be supplied in any suitable way, not shown, and connected to a separate channel. The head is provided externally with electric heating resistors 75, which enable a constant temperature to be maintained in the head. This head is rotated by means of an electric motor 75, which drives a peripheral toothed belt 78 by means of a gear 77. Here too, adjustable stuffing box seals 79, 80 are provided, which effectively prevent any escape of plastic from the rolling bearings.
Die oben beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen sollten lediglich als Beispiel der Erfindung betrachtet werden, wobei die Einzelheiten derselben auf viele verschiedene Weisen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche verändert werden können.The embodiments described above and shown in the drawings should be considered as merely examples of the invention, the details of which may be varied in many different ways within the scope of the appended claims.
Die Düse kann für lediglich zwei Kunststoffströmungen entworfen sein, es sind jedoch auch mehr als drei Strömungen möglich. Die Köpfe sind so gezeigt, daß sie aus vereinfachten Komponenten aufgebaut sind, um zu zeigen, wie das Kunststoffmaterial befördert wird. Praktische Ausführungsformen werden verschiedene Einzelheiten enthalten, die den Aufbau und die Befestigung der Komponenten aneinander erleichtern.The nozzle may be designed for only two plastic streams, but more than three streams are possible. The heads are shown constructed from simplified components to show how the plastic material is conveyed. Practical embodiments will include various details, which facilitate the assembly and attachment of the components to one another.
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